大功率低速船零件加工技术创新

    为了提高国产曲轴加工的效率和质量，研究了曲拐零件加工中的R凹槽以及曲拐上下面平行度、精准的冲程长度等加工关键点，对原有加工刀具和方案进行了改进创新。改进后的道具和加工方案显著提高了曲拐加工质量、加工效率，对提高国产类似产品的市场竞争力具有重要的意义。

1 曲轴的组成及特点

    大功率低速船用曲轴是船用柴油机的核心部件，有船舶设备的动力源和船用柴油机的“心脏”之称。大型半组合船用曲轴由自由端轴颈、输出端轴颈、中间主轴颈和曲拐通过红套过程拼接而成。其具有质量重、尺寸巨大、形状复杂、刚度差且精度要求极高等特点，属于典型的极端制造范畴。鉴于此，专用机床、刀具、工装辅具等普遍应用在大功率低速船用曲轴的生产过程中。 

2 曲轴曲拐零件加工工艺

    2.1 加工制造技术

    曲轴加工制造过程复杂，关键技术有以下几方面。

    (1)曲轴曲拐精加工制造技术

    曲轴产品质量大，形状复杂且特殊，加工过程对粗糙度和形位公差加工精度要求极高，如：轴颈及曲柄销表面粗糙度达到Ra0.8、圆度为0.03mm，主轴颈对曲轴轴线的跳动为0.04mm，以及曲柄销中心线对曲轴中心的平行度为0.15/1000等。

    (2)曲轴坯料制造技术

    曲轴曲拐材料对材质也有非常高的化学元素和性能指标要求，需要高纯度、高晶粒细化和组织均匀性的材料。

    (3)曲拐成型锻压制造技术

    曲拐形状较为复杂，不能将其简化为轴对称或平面等简单问题来近似处理。在成型过程中，存在严重的非线性问题。

    (4)曲轴红套技术

    理论上红套后轴颈母线应该与曲柄平面垂直，但由于刚套入红套孑L的轴颈圆周方向无法限制其位移，使得轴颈属于自由状态，很难达到轴颈母线与曲柄平面的角度都是90°一根曲轴的红套通常要经过多次的单、复套，角度误差不断的积累，严重影响曲轴的直线度。

    曲拐作为大功率低速船用曲轴的关键零件，它的加工质量对曲轴的工作性能有直接影响。曲拐的加工工序较为复杂，所需加工时间也相应较长(见图1)。

图1 曲拐零件三维示意图及二维精加工图

    以一根MAN B＆W Diesel专利公司的5S-60-ME-C机型曲轴为例，其零件组成状况如表1所示。

表1 MAN B&W 5S60ME-C机型曲轴零件组成信息

      为了能够更直观地查看各零件的质量和工时分布等情况，计算出各零件所占的比例饼状图，如图2～4所示。